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含跟网型储能的新能源多馈入系统小扰动电压支撑强度分析

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admin 发表于 2024-12-14 12:55 | 查看全部 阅读模式

文档名:含跟网型储能的新能源多馈入系统小扰动电压支撑强度分析
摘要:储能正常工作时包含充电和放电两种运行模式,导致多储能变流器和多新能源变流器构成的多馈入系统工作点多变,加剧了系统小扰动同步稳定性分析的困难程度.为此,该文聚焦锁相环主导的小扰动同步稳定问题,首先,推导了兼顾储能充/放电运行模式的电网强度评估指标广义短路比,并提出了基于广义短路比及设备临界短路比的系统电压支撑强度分析方法,进而实现了系统小扰动同步稳定裕度的快速评估;然后,探究了跟网型储能变流器的充/放电运行模式对系统小扰动同步稳定裕度的影响规律,并根据矩阵联锁特征值定理论证了跟网型储能变流器工作在充电模式时,系统的小扰动同步稳定裕度高于放电模式;最后,基于仿真算例验证了所提系统小扰动同步稳定性分析方法的有效性.

Abstract:Withtheintegrationoflarge-scalerenewableenergyresourcesandenergystorageintothepowergridthroughpowerelectronicconverters,powerelectronicmulti-infeedsystemisbecomingatypicalformofmodernpowersystem.Inparticular,thegrowingpenetrationofgrid-followingconvertersthroughphase-lockloopunderweakgridstrengthhasresultedinfrequentoscillationinstabilityrisks.Therefore,itisincreasinglyimportanttoaccuratelyquantifythesystemvoltagesupportstrength(referredtoassystemstrength)andevaluatethestabilitymarginofthesystem.Therelativedifferencebetweentheshort-circuitratioanddevicecriticalshort-circuitratioiscommonlyusedtoquantifythesystemstrengthandthesmall-disturbancesynchronousstabilitymargin.However,therearetwooperatingmodesofcharginganddischargingwhentheenergystoragesystemworksnormally,whichleadstothechangeofthesteady-stateoperatingpointofthepowerelectronicmulti-infeedsystemcomposedofmultipleenergystorageconverterandmultiplerenewableenergyconverter,andfurtheraggravatesthedifficultyofsmall-disturbancesynchronousstabilityanalysis.Inordertosolvetheaboveproblems,thispaperproposesthegeneralizedshort-circuitratio(gSCR)asthegridstrengthindexofmulti-infeedsystemwithenergystorageandthenpresentsafastevaluationmethodofsystemstrengthsource-networkcollaborationbasedonthisindex.Firstly,thefrequency-domainmodelandtheclosed-loopcharacteristicequationofmulti-infeedsystemwithenergystorageareestablishedbasedonlinearizationanalysis.Secondly,itistheoreticallyprovedthatthemulti-infeedsystemwithenergystoragecanbeequivalentlydecoupledintoasetofsingle-infeedsubsystemsbasedonthemodaldecouplingtheory.Onthisfoundation,thedefinitionofthegSCRisextendedfromconventionalrenewableenergymulti-infeedsystemtomulti-infeedsystemwithenergystorageconsideringthecharging/dischargingoperationmode.ThesystemvoltagesupportstrengthanalysismethodbasedongSCRandthedevicecriticalshort-circuitratio(CSCR)isproposed,andthenthefastevaluationofthesmall-disturbancesynchronousstabilitymarginisrealized.Furthermore,theinfluenceofthecharging/dischargingoperationmodeofthegrid-followingenergystorageconverteronthesmall-disturbancesynchronizationstabilitymarginofthesystemisexploredthroughthematrixinterlockingeigenvaluetheorem.Finally,theeffectivenessoftheproposedsmall-disturbancesynchronizationstabilityanalysismethodisverifiedbysimulationexampleofthe5-infeedpowersystem.Thefollowingconclusionscanbedrawn:(1)ThegSCR(whichisrelatedtothegridstrength)andCSCR(whichisrelatedtotheapparatuses'tolerancetowardsACgrid)canreflectthesystemstrengthandthesmall-disturbancesynchronizationstabilitymarginofthemulti-infeedsystemwithenergystorage,whichthussignificantlyreducesthecomplexityofsmall-disturbancesynchronizationstabilityanalysisoftheoriginalmulti-infeedsystem.Thisproposedmethodcanbeappliedtodifferentscenarioswheremultipleenergystorageconvertersworkinchargingordischargingmodes.(2)Thetwooperatingmodesofgrid-followingenergystoragecorrespondtodifferentsteady-stateoperatingpointsofthemulti-infeedpowersystem,andthesteady-stateoperatingpointsfurtheraffectthesmall-disturbancestabilityofthesystemthroughthephase-lockedloop.Accordingtothematrixinterlockingeigenvaluetheorem,itisdemonstratedthatthesmall-disturbancesynchronizationstabilitymarginofthemulti-infeedsystemwhenthegrid-followingenergystorageconverterworksinthechargingmodeishigherthanthatofthedischargingmode.

作者:郝艺   周瑀涵   刘晨曦   吴琛   王乐瑶   辛焕海 Author:HaoYi   ZhouYuhan   LiuChenxi   WuChen   WangLeyao   XinHuanhai
作者单位:浙江大学电气工程学院杭州310027云南电网有限责任公司规划建设研究中心昆明650033
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(11)
分类号:TM712
关键词:系统强度  广义短路比  储能变流器  运行模式  小扰动同步稳定  
Keywords:Systemstrength  generalizedshort-circuitratio  energystorageconverter  operationmodes  small-disturbancesynchronizationstability  
机标分类号:TM72TM46P642.22
在线出版日期:2024年6月18日
基金项目:云南电网有限责任公司电力规划专题研究提升云南新型电力系统稳定性的新能源与储能协调配置规划研究资助项目含跟网型储能的新能源多馈入系统小扰动电压支撑强度分析[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(11)郝艺  周瑀涵  刘晨曦  吴琛  王乐瑶  辛焕海储能正常工作时包含充电和放电两种运行模式,导致多储能变流器和多新能源变流器构成的多馈入系统工作点多变,加剧了系统小扰动同步稳定性分析的困难程度.为此,该文聚焦锁相环主导的小扰动同步稳定问题,首先,推导了兼顾储...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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